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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO – UFMTCAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA - ICET
Aula VIII – Dosagem Experimental
Professor: Leandro Neves DuarteProfessor: Leandro Neves Duarte
Materiais de Construção
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DOSAGEM
Definição
é o proporcionamento adequado e mais econômico dos materiais:
Cimento
Água
Areia
Britas
Aditivos
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ABCP
A Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP foi fundada em 1936 com o objetivo de promover estudos sobre o cimento e suas aplicações. É uma entidade sem fins lucrativos, mantida voluntariamente pela indústria brasileira do cimento, que compõe seu quadro de Associados. Reconhecida nacional e internacionalmente como centro de referência em tecnologia do cimento, a entidade tem usado sua expertise para o suporte a grandes obras da engenharia brasileira e para a transferência de tecnologia das mais diversas formas, a saber:
• Promoção de cursos de aperfeiçoamento e formação, seminários e eventos técnicos.
• Parceria com dezenas de universidades, escolas e instituições de pesquisa do país.
• Apoio às indústrias de produtos à base de cimento.
• Publicação de livros, revistas e documentos técnicos.
• Suporte à geração de normas técnicas brasileiras, no âmbito do CB-18.
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Dosagem
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Dosagem
Materiais constituintes – “ receita do bolo”
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REQUISITOS PARA A DOSAGEM
Trabalhabilidade
Resistência físico-mecânica
Permeabilidade/Porosidade
Condição de exposição
Custo
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RESISTÊNCIA ESPECIFICADA
Compressão simples Em todos os projetos
Tração por compressão
Diamentral
Tração na flexão
Módulo de deformação
Desgaste por abrasão
Projetos Especiais
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DE QUE FORMA OS MATERIAIS INFLUENCIAM NO CONCRETO?
Cimento
Maior consumo de cimento acarreta:
MAIOR plasticidade
MAIOR coesão
menor segregação
menor exsudação
MAIOR calor de hidratação
MAIOR variação volumétrica
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DE QUE FORMA OS MATERIAIS INFLUENCIAM NO CONCRETO?
AGREGADO MIÚDO
Aumento do teor de agregado miúdo acarreta:
Aumento do consumo de água
Aumento do consumo de cimento
Maior plasticidade
AGREGADO GRAÚDO
Mais arredondado e liso maior plasticidade e menor aderência
Lamelar maior consumo de cimento, areia e água e menor
resistência
Melhores agregados são cúbicos e rugosos
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Dosagem experimental do concreto
Técnicas de cálculo estrutural mais desenvolvidas aliadas ao maior conhecimento dos comportamentos mecânicos do concreto e do aço fizeram surgir estruturas mais arrojadas em concreto armado ou protendido.
O concreto é submetido a tensões mais elevadas
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Dosagem experimental do concreto
Metodologias de dosagem mais precisas baseadas em:
Leis científicas, e
Ensaios experimentais
Métodos de dosagem comumente utilizados no Brasil:
Método da ABCP
Método do IPT
Método do INT
Método do ITERS
Método do ACI adaptado pela ABCP às condições brasileiras
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Fundamentos da dosagem experimental
Definição e considerações gerais A dosagem visa a garantir ao concreto No estado fresco:
Trabalhabilidade adequada aos meios disponíveis para que seja transportado, lançado e adensado, sem segregação
No estado endurecido:
Características compatíveis com as solicitações impostas pela utilização e exposição da obra (resistência, durabilidade, permeabilidade)
Ser produzido a baixo custo (competitividade com outros materiais alternativos)
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Principais elementos considerados na dosagem de um concretoResistência
característica
Controle dequalidade
Resistênciade dosagem
Relação água/cimento (x)
Risco de ataquequímico no
concreto massa
Tipo decimento
Idade para aresistência
exigida Durabilidade
Processo deadensamento
Seção da peça e espaçamento das barras
Trabalhabilidaderequerida
Dimensão máxima do agregado
Forma doagregado
Granulometriados agregados
Proporçãoagregado/cimento (m)
Traço Proporção de cadatipo de agregado
Peso dos componentespor betonada
Capacidade da betoneira
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Concreto fresco
A trabalhabilidade depende de
Fatores relativos aos materiais
Condições de execução da obra
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Condições de execução da obra
Dimensão máxima característica do agregado
Dimensões da peça
Menor do que 1/4 da menor distância entre faces da forma
Menor do que 1/3 da altura das lajes
Pelo espaçamento das armaduras
O espaço livre entre duas barras deve ser maior do que 1,2 vezes a
dimensão máxima característica do agregado nas camadas
horizontais e 0,5 vezes a mesma dimensão máxima característica
no plano vertical
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Condições de execução da obra
Dimensão máxima característica do agregado
No concreto bombeado a dimensão máxima característica é limitada
pelo diâmetro da tubulação
Misturas mais fluidas para peças
Densamente armadas
Grandes dimensões de moldagem em relação ao volume
Processo de adensamento menos enérgico
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Método de dosagem ABCP/ACI
Considerações preliminares
Métodos de dosagem:
Europa - 20 métodos
Brasil - 4 métodos
Método ABCP/ACI:
Desenvolvido com base nos métodos do American Concrete Institute (ACI) e Portland Cement Institute (PCI), adaptando-se às condições brasileiras, ou seja, permitindo a utilização de agregados graúdos britados e a areia de rio que obedecem a NBR 7211
Fornece uma primeira aproximação da quantidade dos materiais devendo-se realizar uma mistura experimental
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Método de dosagem ABCP/ACI
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Método de dosagem ABCP/ACI
CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
Cimento:
Tipo
Massa específica
Resistência do cimento aos 28 dias
Agregados:
Análise granulométrica
- Módulo de finura do agregado miúdo
- Dimensão máxima do agregado graúdo
Massa específica
Massa unitária compactada
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Método de dosagem ABCP/ACI
CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
Concreto
Consistência deseja no estado fresco
Condições de exposição
Resistência de dosagem do concreto
sdfckfc 65,128
sd – desvio padrão
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Método de dosagem ABCP/ACI
Resistência característica do concreto
sdfcmfck 65,1
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Método de dosagem ABCP/ACI
Concreto com desvio padrão conhecidoConcreto com desvio padrão conhecido
Mesmos materiaisEquipamentos similaresCondições equivalentesCalcular Sd a partir de:
– pelo menos 20 resultados consecutivos
– obtidos em período imediatamente anterior de 30 dias
n
i
cicjd n
ffS
1
2
1
)(
– sd > 2,0 MPa
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Método de dosagem ABCP/ACI
Resistência de cálculo (design)
c
ckcd γ
ff =
gc = coeficiente de minoração da resistência do concreto.
– Desvios desfavoráveis
da resistência do concreto
da geometria das peças.
– Em geral
gc = 1,4
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Método de dosagem ABCP/ACI
Resistência de dosagem (fcj)
– fcj = fcm = fck + 1,65 x sd
– O concreto é dosado em laboratório para a resistência média.
– j = idade do concreto (28 dias em geral).
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Método de dosagem ABCP/ACI
NBR 12655/96 – Concreto: preparo, controle e recebimento (item 6.4)
Dosagem racional e experimental
– Obrigatória para fck > 15 MPa (C 15)
– Apenas para fck = 10 MPa (C 10)
– C > 300 kg/m³
Dosagem empírica
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Método de dosagem ABCP/ACI
DEFINIÇÃO DO fc28
CONDIÇÃO DE PREPARO
(aplicável às classes C 10 até C 80): o cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados.
Condição A
Sd = 4,0 MPa
(aplicável para às classes C 10 até C 25): o cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados em massa combinada com volume. A umidade do agregado miúdo é determinada pelo menos três vezes ao dia. O volume do agregado miúdo é corrigido através da curva de inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado.
Condição B
Sd = 5,5 MPa
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Método de dosagem ABCP/ACI
DEFINIÇÃO DO fc28
CONDIÇÃO DE PREPARO
(aplicável somente para os concretos de classe C 10 e C 15): o cimento é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados e da determinação da consistência do concreto.
Condição C
Sd = 7,0 MPa
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Método de dosagem ABCP/ACI
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Método de dosagem ABCP/ACI
FIXAÇÃO a/c
Critérios
Durabilidade - ACI ou NBR 12655
- Relação a/c e tipo de cimento
Resistência mecânica
- Escolha do a/c é função da curva de Abrams do cimento
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5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
60,0
0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
Relação água/cimento, l/kg
Re
sis
tên
cia
à c
om
pre
ss
ão
do
co
nc
reto
re
qu
eri
da
a
os
28
dia
s, M
Pa
• 26 • 29 • 32 • 35 • 38 • 41 • 44
Curva de Abrams
Resistência normal do cimento aos 28 dias
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Método de dosagem ABCP/ACI
Quando a resistência normal do cimento é conhecida:
– A adoção da relação a/c é feita diretamente com a resistência normal conhecida
Quando a resistência normal do cimento é desconhecida mas é conhecida a resistência média e o desvio padrão ou o coeficiente da variação do cimento em questão
– Resistência estimada = resistência média - 1,65 x s
– s= desvio padrão da fabricação do cimento
– Utiliza-se a resistência estimada para a adoção da relação a/c
Quando o desconhecimento é totalAdota-se como estimativa da resistência normal do cimento a resistência mínima especificada pela norma, de acordo com a classe do cimento (que vem impressa no saco de cimento)
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Método de dosagem ABCP/ACI
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO APROXIMADA DO CONSUMO DE ÁGUA (Ca)
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO APROXIMADA DO CONSUMO DE ÁGUA (Ca)
Para seixo rolado como agregado graúdo, estes valores podem ser reduzidos de 5 a 15%
Areias muito finas (zona 1 da NBR 7211) podem gerar aumentos da ordem de 10%
Determinação experimental do consumo de água - tentativas
1,0)(I
RAIAR A
ACC
• Car=consumo de água requerida• Cai=consumo de água inicial• AR=Abatimento requerido• AI=Abatimento inicial
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE CIMENTO (C)
)/)(//( 3mkgcaCC a
O consumo de cimento depende diretamente do consumo de água
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADOS
Consumo de agregados: obtido pela diferença de volume necessária
para compor 1 m3 de concreto
Proporcionamento agregado graúdo/miúdo (é a composição
granulométrica do agregado total quem vai ditar a trabalhabilidade e
o custo final)
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO (Cb)
Pelo método ABCP/ACI o consumo de agregado graúdo é função de:
Dimensão máxima característica do concreto
Módulo de finura da areia
Cb=VC x dC (kg/m3)
VC=Volume do agregado seco por m3 de concreto
dC=Massa unitária compactada do agregado
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO (Cb)
Volume compactado seco (VC) de agregado graúdo por m3 de concreto
9,5 19,0 25,0 32,0 38,01,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,8452,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,8252,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,8052,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,7852,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,7652,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,7453,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,7253,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,7053,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,6853,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665
MFDmáx (mm)
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO (Cb)
COMPOSIÇÃO COM DOIS AGREGADOS GRAÚDOS
Critério do menor volume de vazios
Proporcionar as britas de maneira a obter a maior massa unitária
compactada
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Método de dosagem ABCP/ACI
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO MIÚDO (Cm)
Determinação do consumo de agregado miúdo (Cm)
– Somatório dos volumes dos materiais=1m3 de concreto
– VC+Va+Vm+Vb= 1 m3
– Cm= Vm x gm
– g= massa específica dos
materiais
)(1a
a
b
b
Cm
CCCV
-
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Método de dosagem ABCP/ACI
Apresentação do traço
– Cimento (1) : areia : graúdo : relação a/c
C
C
C
C
C
C abm :::1
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Método de dosagem ABCP/ACI
A colocação da água deve ser gradativa, até a obtenção da consistência desejada
Cuidados e correções
1,0)(I
RAIAR A
ACC
• Car=consumo de água requerida• Cai=consumo de água inicial• AR=Abatimento requerido• AI=Abatimento inicial
Novo consumo de cimento
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Exemplo de aplicação
Cimento CP II E-32
= 3100 kg/m³
AreiaMF = 2,60 Inch. 30% c/ 6% de umid.= 2650 kg/m³ =1470 kg/m3 (solta)
Brita= 2700 kg/m³c= 1500 kg/m³ (compac.) = 1430 kg/m3 (b1 solta)= 1400 kg/m³ (b2 solta)Dmax = 25 mm
Concreto
• fck = 25,O MPa
• Abat. = 90±10 mm
• sd= 5,5 Mpa
Proporção das britas
B1 = 80%
B2 = 20%
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1˚ Etapa – Determinação da relação água cimento (a/c)
MPasdfckfc 0,345,565,12565,128
Res. do cimento = 32,0 MPa
Res. do concreto = 34,0 MPa a/c = 0,475
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5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
60,0
0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
Relação água/cimento, l/kg
Re
sis
tên
cia
à c
om
pre
ss
ão
do
co
nc
reto
re
qu
eri
da
a
os
28
dia
s, M
Pa
• 26 • 29 • 32 • 35 • 38 • 41 • 44
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2˚ Etapa – Determinar consumo dos materiais
Consumo de água
Abat. = 90 mm Dmáx = 25 mm Cons.água = 200 l
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2˚ Etapa – Determinar consumo dos materiais
Consumo de cimento
3/421475,0
200475,0 mKg
c
a Cons.cimento = 421 kg/m3
MF = 2,60Dmax = 25 mm
Determinação do consumo de brita
Vc = 0,715 m39,5 19,0 25,0 32,0 38,0
1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,8452,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,8252,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,8052,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,7852,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,7652,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,7453,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,7253,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,7053,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,6853,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665
MFDmáx (mm)
Cb = 0,715 x 1500 = 1072 kg/m³Cb1 = 1072x0,80 = 858 kg/m³Cb2 = 1072x0,20 = 214 kg/m³
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2˚ Etapa – Determinar consumo dos materiais
Determinação do consumo de areia
3268,0)732,0(1
)1000
200
2700
1072
3100
421(1)(1
mVm
a
Ca
b
Cb
c
CcVm
3/7102650268,0 mkgCmmVmCm
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3˚ Etapa – Apresentação do traço
– Cimento (1) : areia : graúdo : relação a/c
421
200:
421
214:
421
858:
421
710:1
:::1C
C
C
C
C
C abm
1,0: 1,686 : 2,038 : 0,508 : 0,475
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4˚ Etapa – DOSAGEM EM VOLUME
A dosagem pode ser feita em volume, o cimento é medido em sacos inteiros e a água em recipientes graduados. Desta forma obtemos boa precisão nas medidas desses materiais.Para medir os agregados após a sua transformação em volumes correspondentes a um saco de cimento, o usual é providenciar padiolas.O volume da caixa deve corresponder ao volume do agregado.Considerando-se que as padiolas são transportadas por dois homens, não convém que a massa total ultrapasse 60 kg.Medidas usuais são largura = 35 cm e comprimento = 45 cm.
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4˚ Etapa – DOSAGEM EM VOLUME
)1()()(
inchar
ParVarA
solta
)(2
22)(
soltoag
PagVagC
)(1
11)(
soltoag
PagVagB
8406,18424)( VaD
)(
)(soltaar
ParVarE
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4˚ Etapa – DOSAGEM EM VOLUME – Cálculo das Padiolas
PADIOLAS medidas padrão da ANBT - L= 35cm, C= 45cm e H ≤ 30 cm
Ab = Área da base da padiola = (L x C) = 35 x 45 = 1575 cm2 Volume = área da base x altura HT = Altura total da padiola H = Altura da padiola dos agregados N˚ Número inteiro de padiolas por agregados
)( 2
)(
cmAb
VolHT total cm
n
HTH 30
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Exercício – Elaborar o traço para o material abaixo e montar o quadro de dosagem volumétrica
Cimento CP II E-32
= 3100 kg/m³
AreiaMF = 2,60 Inch. 25% c/ 5% de umid.= 2650 kg/m³ =1470 kg/m3 (solta)
Brita= 2700 kg/m³c= 1500 kg/m³ (compac.) = 1430 kg/m3 (b1 solta)= 1400 kg/m³ (b2 solta)Dmax = 25 mm
Concreto
• fck = 20,0 MPa
• Abat. = 60±10 mm
• sd= 5,5 Mpa
Proporção das britas
B1 = 80%
B2 = 20%